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文檔簡介
2/2光伏研究報告:未來最大的綠電來源1
雙碳時代,光伏是未來最大的綠電來源我們提出過“現(xiàn)在不買新能源就像二十年前沒買房”。新能源相關(guān)產(chǎn)業(yè)是未來中國經(jīng)濟最有希望的,最具爆發(fā)力的領(lǐng)域。目前新能源替代傳統(tǒng)能源、光伏和風(fēng)電替代傳統(tǒng)發(fā)電,有三大迫切原因。一是對能源低碳轉(zhuǎn)型的必然要求。根據(jù)碳排放市場調(diào)研,過去50年全球平均氣溫上升的原因,90%以上與人類使用石油等燃料產(chǎn)生的溫室氣體增加有關(guān)。我國提出分別于2030和2060實現(xiàn)碳達(dá)峰和碳中和的莊嚴(yán)承諾,在時代趨勢下,低碳化的清潔能源將成為時代新寵,將實現(xiàn)對高碳排放傳統(tǒng)能源的替代。二是對國家能源安全的保障。在交通運輸領(lǐng)域,我國石油消費量正不斷走高,從2015年的5.43億噸/年上升至2020年的7.36億噸/年。然而我國原油產(chǎn)量則一直維持在2億噸/年。供需矛盾致使我國的原油進口量持續(xù)增長,對外依存度超過70%。為保證國家的能源安全和經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展,能源消費結(jié)構(gòu)亟需升級。而發(fā)展新能源發(fā)電有利于減少我國對能源進口的依賴,保障國家能源安全。三是新能源領(lǐng)域是未來大國競爭的至高點,關(guān)系到國家現(xiàn)代能源服務(wù)水平。歷次能源革命均推動了工業(yè)革命,并造就新的國際秩序。當(dāng)前正處于第三次能源革命,能源從化石能源轉(zhuǎn)向可再生能源,能源載體是電和氫,中國有望在這一過程中展現(xiàn)新技術(shù)優(yōu)勢。大力發(fā)展新能源發(fā)電有利于豐富我國能源結(jié)構(gòu),分布式風(fēng)光伏發(fā)電可完善農(nóng)村和邊遠(yuǎn)地區(qū)能源基礎(chǔ)設(shè)施,全面提升能源服務(wù)水平和范圍,是現(xiàn)代能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展和能源普遍服務(wù)的必然要求。新能源發(fā)電端建設(shè),是我國現(xiàn)代能源體系建設(shè)的關(guān)鍵一環(huán),是新能源產(chǎn)業(yè)鏈形成閉環(huán)的基礎(chǔ)。光伏是新能源電力建設(shè)、重整能源生產(chǎn)消費結(jié)構(gòu)的核心領(lǐng)域,是純正的“綠電”來源。新能源風(fēng)電、光伏發(fā)電量攀升,在社會用電量中占比高增。2021年,全國光伏發(fā)電量為3259億千瓦時,同比增長25.1%;全國風(fēng)電發(fā)電量為6526億千瓦時,同比增長40.5%。風(fēng)電、光伏累計發(fā)電量共9785億千瓦時,同比增長35.0%,占全社會用電量的比重達(dá)到11.7%,首次突破10%以上。光伏是新能源發(fā)電端建設(shè)的核心領(lǐng)域之一,中電聯(lián)數(shù)據(jù)顯示,2021年我國太陽能新增裝機容量為54930兆瓦,同比增長14.0%,占新能源發(fā)電新增裝機總?cè)萘康?2%。
光伏發(fā)電新增裝機容量在去年超過風(fēng)電,躍居第一,主要是因為三方面優(yōu)勢。一是能量來源穩(wěn)定。太陽能分布廣泛,有光照的地區(qū)就能采用光伏發(fā)電,供應(yīng)相對穩(wěn)定;相比之下,風(fēng)能、水能、核能發(fā)電的地理因素限制較多。二是轉(zhuǎn)換過程簡單。光伏發(fā)電可以直接將光能轉(zhuǎn)化為電能,而風(fēng)能、核能和水力發(fā)電都需要經(jīng)過機械能轉(zhuǎn)換這一中間過程,會產(chǎn)生能量損失。此外,因為轉(zhuǎn)換原理簡單,光伏組件的結(jié)構(gòu)也相對簡單,性能可靠,維護方便,壽命長,也能靈活地應(yīng)用于不同場景,例如戶用光伏。三是發(fā)電真正環(huán)保。不同于其他發(fā)電方式,光伏發(fā)電不排放溫室氣體和廢氣,不需要冷卻水,也不會對所在地的自然生態(tài)環(huán)境造成影響。同時,設(shè)備建設(shè)不必占用大片土地,例如“農(nóng)光互補”和“漁光互補”,僅用在種植大棚或魚塘水面上方鋪設(shè)太陽能發(fā)電裝置,就可以實現(xiàn)發(fā)電,并且不會影響農(nóng)作物和魚苗的生長,在高溫季節(jié)還能減少紫外線對作物的破壞。2022年上半年,我國光伏新增并網(wǎng)30880兆瓦,同比增長137%,其中分布式光伏占比64%,約19760兆瓦,節(jié)約大量土地和水資源。光伏是真正環(huán)保的可再生新能源,長期來看,光伏發(fā)電將是綠電建設(shè)的發(fā)展核心。2
光伏政策沿革:補貼到退坡,平價大發(fā)展時代來臨2.1
我國光伏產(chǎn)業(yè):規(guī)范用地、完善環(huán)保,長期穩(wěn)步發(fā)展在新能源產(chǎn)業(yè)建設(shè)上,我國對光伏發(fā)展尤為重視,歷年出臺光伏相關(guān)政策較多。主要可以分為用地政策和綜合政策兩類。用地政策關(guān)系到光伏項目的立項、收益以及是否環(huán)保,合規(guī)等界定。綜合政策的主要作用是引導(dǎo)我國光伏產(chǎn)業(yè)長期發(fā)展,制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),明確未來方向。光伏用地政策經(jīng)歷了從放開促進發(fā)展、到高環(huán)保要求政策收緊,再到現(xiàn)在的多方面綜合完善三個階段。2007年我國首次提出光伏建設(shè)應(yīng)主要是在沙漠、戈壁、荒地等非耕用土地。在經(jīng)過第一、二批光伏特許示范項目建設(shè)后,光伏發(fā)電項目發(fā)展首次提速,用地政策也進一步明確。2013年,為促進行業(yè)發(fā)展,政策適度放開,探索采用了租賃國有未利用土地等供地方式,降低工程的前期投入成本,簡化程序,并初步完善光伏發(fā)電的建設(shè)管理。2014年政策進一步鼓勵光伏發(fā)展與農(nóng)戶扶貧、新農(nóng)村建設(shè)、農(nóng)業(yè)設(shè)施相結(jié)合,拓寬了光伏建設(shè)的適用地范圍。2015年,環(huán)境和耕地保護要求變高,用地政策收緊。當(dāng)年先后出臺文件對光伏項目用地管理進行明確分類,并在環(huán)境保護方面完善規(guī)范,禁止在林地、公園、棲息地、自然保護區(qū)等進行光伏建設(shè)。2017-2018年繼續(xù)對光伏在農(nóng)業(yè)用地上的建設(shè)做出限定。2021年起產(chǎn)業(yè)逐漸成熟,用地政策開始多方面綜合完善,光伏用地性質(zhì)再次被分類界定。2022年推出5項政策,進一步在協(xié)同管理、環(huán)保合規(guī)、用地限制、項目審批等方面完善規(guī)范。綜合政策方面,我國的光伏發(fā)展規(guī)劃主要分為促進快速擴張、穩(wěn)步長期發(fā)展兩個階段。快速擴張階段從2007年我國將太陽能發(fā)電列為重點發(fā)展領(lǐng)域開始。2018年我國停止新建集中式電站,光伏發(fā)電補貼退坡,標(biāo)志著第一階段結(jié)束,穩(wěn)步長期發(fā)展的新階段來臨。2021年補貼退坡完成,進入平價時代。2021年10月,中共中央和國務(wù)院提出鼓勵智能光伏與綠色建筑融合創(chuàng)新發(fā)展。2022年的《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》中提出,到2025年,新能源發(fā)電量比重達(dá)到39%的要求。政策環(huán)境方面,光伏發(fā)展空間仍然充足。2.2
海外光伏產(chǎn)業(yè):從雙反到復(fù)蘇,能源危機加速滲透十年來,海外光伏政策經(jīng)歷了較大波動,過程中,對中國產(chǎn)業(yè)鏈,也由不想依賴轉(zhuǎn)為不得不依賴。第一階段,2012-2013年時期,歐美對于我國光伏產(chǎn)業(yè)開始進行一些“反傾銷”“反補貼”政策,圍獵我國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展。其中,2012年9月6日,歐盟委員會宣布,將對進口自中國的光伏產(chǎn)品進行反傾銷調(diào)查;11月8日,歐盟委員會宣布發(fā)起反補貼調(diào)查,至此歐洲針對中國光伏的“雙反”拉開了帷幕,一度對中國出口的太陽能電池板施加了40%以上的臨時關(guān)稅。美國商務(wù)部也做出裁決,認(rèn)為中國輸出到美國的光伏產(chǎn)品,存在政府補貼和低價傾銷的可能性。歐美對中國光伏產(chǎn)業(yè)鏈的“雙反”政策,本來意圖圍獵和遏制中國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展,但一度也在無形中遏制了自身產(chǎn)業(yè)發(fā)展。一方面,中國光伏產(chǎn)業(yè)鏈對外出口降低,大量歐美偏上游原材料的光伏企業(yè)受到波及,破產(chǎn)重組增多。另一方面,“雙反”、高關(guān)稅,也推高了歐美安裝光伏組件價格。歐盟光伏產(chǎn)業(yè)成本端承壓,組件價格的上漲導(dǎo)致其裝機量持續(xù)下滑,歐美光伏市場進入了低迷階段。2018年9月,歐盟對于中國光伏產(chǎn)業(yè)的“雙反”政策結(jié)束,雙方產(chǎn)業(yè)關(guān)系趨于緩和。2019年11月,中國國家電網(wǎng)有限公司與法國電力公司簽署合作框架協(xié)議,雙方承諾在創(chuàng)新研發(fā)領(lǐng)域開展可再生能源并網(wǎng)技術(shù)、儲能技術(shù)等方面的合作。隨后,歐洲各國也進一步提高了對光伏產(chǎn)業(yè)的重視程度,歐盟光伏市場逐漸復(fù)蘇。歐盟發(fā)布《歐洲綠色協(xié)議》,提出2030年新能源的能源占比達(dá)到32%,2030年碳排放量較1990年減少55%。德國批準(zhǔn)了《2030年氣候保護計劃》,要在2030年實現(xiàn)溫室氣體排放比1990年減少55%的目標(biāo),同時光伏裝機量要達(dá)到98GW。意大利發(fā)布《2030年氣候與能源國家綜合計劃》,提出到2030年可再生能源計劃發(fā)電186.8TWh,包括74.5TWh的太陽能和40.1TWh的風(fēng)能。2022年以后,俄烏沖突成為了歐洲加速能源轉(zhuǎn)型的催化劑。俄烏戰(zhàn)爭以來,歐洲陷入天然氣短缺的窘境,結(jié)合國際原油價格大漲,能源危機一觸即發(fā),歐洲多國電力價格出現(xiàn)大幅上漲。為了擺脫對以“俄氣”為代表的傳統(tǒng)能源的依賴,2022年以來歐洲國家出臺了諸多政策以提高其能源獨立性。歐盟方面,2022年5月,歐盟委員會出臺REPowerEU計劃,內(nèi)容包括2025年將太陽能光伏裝機容量翻一番,到2030年光伏安裝容量達(dá)600GW。并且分階段強制在新公共和商業(yè)建筑以及新住宅建筑上安裝太陽能電池板。該計劃在2021年《歐洲氣候法案》的基礎(chǔ)上,進一步在法律層面強制推進了可再生能源發(fā)展,表明了歐盟對其雙碳目標(biāo)的立場堅定。德國方面,2022年7月提出了EasterPackage即復(fù)活節(jié)一攬子計劃,建議到2030年,將綠色能源占電力結(jié)構(gòu)比重提升到80%,確立了到2035年德國100%的電力來自可再生能源的目標(biāo)。光伏發(fā)電方面,計劃從目前的60GW擴大到2030年的215GW。在優(yōu)先級方面,德國規(guī)定碳中和目標(biāo)的達(dá)成高于其他公共事業(yè)利益。同時該計劃還取消公民參與的招標(biāo)要求,簡化電網(wǎng)規(guī)劃審批流程。英國方面,2022年4月提出了《能源安全戰(zhàn)略》,目標(biāo)是到2030年,太陽能發(fā)電裝機容量要從目前的14.9GW增加到50GW,在未來14年將增加70-75GW太陽能發(fā)電,年均增長超過5GW。同時,英國政府還宣布將戶用光伏系統(tǒng)的增值稅從5%降到0%,為光伏產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展提供支持。除了受地緣沖突影響最大的歐洲國家外,其他國家也在近兩年公布了最新的綠電發(fā)展計劃。日本方面,2021年7月,經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省發(fā)布了第6版戰(zhàn)略能源計劃草案,計劃到2030年減排目標(biāo)從26%提升到46%,2050年實現(xiàn)碳中和。光伏發(fā)電方面,2020年發(fā)布的展望計劃于2030年實現(xiàn)100GW國內(nèi)裝機量,占國內(nèi)發(fā)電量11.6%,2050年實現(xiàn)300GW國內(nèi)裝機量,占國內(nèi)發(fā)電量31.4%。韓國方面,2022年7月發(fā)布的《2020-2034年電力供需基本計劃》提出,到2034年,韓國電力容量的41.9%將由可再生能源組成。國際能源咨詢公司W(wǎng)oodMackenzie預(yù)測,韓國的目標(biāo)是至2030年實現(xiàn)34GW光伏裝機容量。美國方面,2022年8月頒布了7400億美元的《降低通脹法案》,將近一半撥款用于氣候變化和清潔能源,整體目標(biāo)是2030年減少40%的溫室氣體排放。具體措施有新能源項目和消費者端的稅收抵免,并包含對新能源電力公司的重點投資,交通部門和傳統(tǒng)化工的減排要求。光伏產(chǎn)業(yè)方面,該法案延長了太陽能投資稅減免(ITC),將2022-2032年裝機的光伏項目稅率補貼提升至30%,補貼力度超過歷史最高。從政策目標(biāo)來看,歐洲、日韓、美國對新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的長期支持力度并沒有減弱。因為近期歐洲能源危機疊加地緣政治緊張等因素,部分發(fā)達(dá)國家開始重啟燃煤發(fā)電,新能源和光伏發(fā)電替代進度暫時受阻。短期內(nèi),這些國家或?qū)⒚媾R能源政策上的反反復(fù)復(fù)。長期來看,海外國家實現(xiàn)碳中和的目標(biāo)不會改變,一方面因為化石發(fā)電的能源模式不符合發(fā)達(dá)國家的自然資源結(jié)構(gòu)和社會發(fā)展進程;另一方面環(huán)境保護、獨立自主、穩(wěn)定可持續(xù)發(fā)展是現(xiàn)代國家能源戰(zhàn)略的核心。展望全球光伏發(fā)展,以德國、英國為代表的歐洲經(jīng)濟大國正面臨能源危機,急需加速新能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型。歐盟出臺法案,將光伏發(fā)展從政治承諾進一步推進到立法層面,未來將進一步加速能源獨立自主,光伏發(fā)電空間充足。日韓繼續(xù)重視碳中和與光伏發(fā)展,美國近期落地政策推進光伏發(fā)展,光伏投資稅減免額度提升至歷史最高水平。在全球范圍,光伏產(chǎn)業(yè)具備迎來高速增長的政策環(huán)境。
2.3
中外對比:從市場電價波動,看用電市場差異歐洲在2022年初深陷能源危機,電價高增。以法國為例,電價最高時每度價格超0.3歐元,約合人民幣2元。而我國城鎮(zhèn)居民用電基本維持在0.5-0.7/度電左右。就算是工業(yè)用電,一般也在0.8-1.8元/度電區(qū)間。中國和歐洲在電價上的差異如此巨大,除了電力體制發(fā)展不同,主要原因是電力市場交易機制的差異。電力市場交易分為現(xiàn)貨和中長期兩種?,F(xiàn)貨市場是指以日、時及更短時間單位來交易的市場。電力的現(xiàn)貨市場價格更實時,波動性也更大,在用電需求激增時容易出現(xiàn)歐美國家的“天價電費”情況。例如,2019年8月,美國德州因高溫導(dǎo)致用電需求激增,平時約10美分/度的電價暴增至最高9美元/度。中長期市場是指發(fā)電方,電力運營商、用戶等通過自主協(xié)商、集中競價達(dá)成并鎖定價格,以月、季、年、十年為時間單位進行交易的模式。雖然價格相對穩(wěn)定,但也可能因為上游原料漲價,導(dǎo)致成本無法即時向下游傳導(dǎo),出現(xiàn)發(fā)電商虧損,拉閘限電的情況。海外的電力交易以市場化為主,交易雙方可以視自身需求情況與風(fēng)險承擔(dān)能力,選擇合同類型、時間長度,定價遵循市場的供需關(guān)系。我國電力交易市場以中長期交易為主,市場化競價為輔。2004年,我國實施煤電標(biāo)桿上網(wǎng)電價機制。2016年開展電力中長期市場交易,發(fā)電企業(yè)可以通過市場競價形成上網(wǎng)電價。2020年后,我國取消煤電價格聯(lián)動機制,并將標(biāo)桿上網(wǎng)電價機制改為“基準(zhǔn)價+上下浮動不超過15%”的市場化機制。2022年,燃煤發(fā)電價格上下浮動范圍改為“不超過20%”。我國正在從固定的標(biāo)桿電價轉(zhuǎn)向浮動的市場化電價轉(zhuǎn)變。一方面,這有助于解決政府制定電價不能即時反應(yīng)電力成本的問題;另一方面,這也有助于發(fā)電廠商和電網(wǎng)企業(yè)應(yīng)對市場供需變化。電力交易市場機制決定了燃煤發(fā)電價格,燃煤發(fā)電價格是綠電定價的標(biāo)桿,因此電力交易制度的不同,也影響了我國和海外光伏市場定價的差異。
2.4
我國光伏電價:標(biāo)桿電價、補貼退坡、平價機制光伏電價政策方面,我國總體經(jīng)歷了從標(biāo)桿電價機制、到補貼退坡,再到平價上網(wǎng)三個階段。縱觀光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的不同時期,電價政策對光伏產(chǎn)業(yè)的早期降本起到了重要支撐,對中期適應(yīng)競爭定價產(chǎn)生了深厚影響,進而促進了當(dāng)下平穩(wěn)步入平價上網(wǎng)時代。光伏補貼時代,我國政府設(shè)立可再生能源基金來支付相關(guān)補貼,主要有兩種方式。對于集中式開發(fā)商,政府先制定執(zhí)行“固定執(zhí)行電價”,在電網(wǎng)按該義務(wù)價從開發(fā)商購買后,政府基金再將“固定執(zhí)行電價”中高于當(dāng)?shù)貥?biāo)桿價格(燃煤發(fā)電價)的部分補貼給電網(wǎng)。對于分布式開發(fā)商,政府按照全額上網(wǎng)和“自發(fā)自用,余額上網(wǎng)”兩種情形做出不同規(guī)定,全額上網(wǎng)與集中式定價一致;余額上網(wǎng)則按照度電補貼,由電網(wǎng)先轉(zhuǎn)付,政府基金再支付補貼給電網(wǎng)。電網(wǎng)購得的電價既是“上網(wǎng)電價”,在上網(wǎng)價格基礎(chǔ)上加上配輸電成本、政府附加、服務(wù)價格等,形成“銷售電價”,最終按該價格銷售電力給下游的居民和企業(yè)用戶。上網(wǎng)電價可按照電站建設(shè)場地,分為集中式和分布式兩類。集中式發(fā)電是指建設(shè)在大型地面上,發(fā)電直接輸送并入電網(wǎng)的模式,一般是國家級或大型企業(yè)電站。分布式發(fā)電是指在用戶附近建設(shè),自發(fā)自用為主,多余發(fā)電進行上網(wǎng)的模式;包括安裝在住宅頂部的家庭戶用發(fā)電和企業(yè)發(fā)電。在過去11年里,我國集中式光伏上網(wǎng)電價下降約70%,用十年時間完成了從標(biāo)桿定價補貼到平價上網(wǎng)的跨越。2011年,我國首次對太陽能發(fā)電項目規(guī)定上網(wǎng)執(zhí)行電價。2013年8月,定價補貼進一步按區(qū)域明細(xì),根據(jù)各地太陽能資源條件和建設(shè)成本將全國分為三類太陽能資源區(qū),三類資源區(qū)燃煤機組標(biāo)桿上網(wǎng)電價分別為每千瓦時0.9元,0.95元和1元。電網(wǎng)企業(yè)可就光伏電站標(biāo)桿上網(wǎng)電價高出當(dāng)?shù)厝济簷C組標(biāo)桿上網(wǎng)電價的部分,申請可再生能源發(fā)電補貼資金。2015-2017年,國家逐年下調(diào)集中式發(fā)電指導(dǎo)價格。2018年國家發(fā)改委、財政部、能源局聯(lián)合發(fā)文,完善光伏發(fā)電電價機制,降低補貼強度,進一步加大市場化配置項目力度。鼓勵各地出臺光伏產(chǎn)業(yè)政策,自行安排不需要國家補貼的光伏項目,并確定了普通光伏電站的競爭招標(biāo)準(zhǔn)則。隨著市場化配置的成熟和各地政策的完善,2021年1月1日起,中央財政退出補貼,集中式光伏發(fā)電站上網(wǎng)電價按照當(dāng)?shù)厝济喊l(fā)電基準(zhǔn)價執(zhí)行。分布式光伏發(fā)電,也經(jīng)歷了從補貼到補貼退坡,再到平價上網(wǎng)的三個階段。目前分布式工商業(yè)上網(wǎng)已無補貼,戶用上網(wǎng)仍有3分/度補貼。2013年之前,分布式發(fā)電定價還沒有獨立于集中式發(fā)電。2013年8月,國家發(fā)改委發(fā)布的《關(guān)于發(fā)揮價格杠桿作用促進光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的通知》首次明確提出對分布式光伏提供0.42元/千瓦時的度電補貼,上網(wǎng)電價及補貼的執(zhí)行期限原則上為20年。2015年,我國進一步放開限制,允許分布式發(fā)電在“自發(fā)自用、余額上網(wǎng)”和“全額上網(wǎng)”中進行選擇,后者讓分布式發(fā)電也能以集中式三類資源區(qū)的電價上網(wǎng)。隨著光伏行業(yè)的發(fā)展,光伏相關(guān)技術(shù)取得突破,光伏設(shè)備價格也隨之大幅下降,維持在0.42元/千瓦時的光伏補貼缺口正不斷擴大。2018年1月份開始,分布式光伏度電補貼出現(xiàn)了首次補貼退坡,至0.37元/千瓦時。隨著光伏市場機制的進一步完善,國家發(fā)改委在2021年《新能源上網(wǎng)電價政策征求意見稿》中提出工商業(yè)分布式光伏不再進行補貼,戶用光伏電站2021年仍有3分/度的補貼,2022年1月開始執(zhí)行。我國補貼政策對光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到了至關(guān)重要的作用。有利于產(chǎn)業(yè)鏈早期的降成本,并逐步形成市場機制進入平價時代。隨著光伏發(fā)電建設(shè)規(guī)模不斷擴大,技術(shù)進步和成本下降速度明顯。2022年起,無論是集中式還是工商業(yè)分布式光伏,都不再獲得中央財政補貼。雖然各級地方政府還存有政策接力,但這意味著光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)已具備相對成熟的市場化條件,行業(yè)平價時代來臨。2.5
海外光伏電價:六類主流模式,市場化是發(fā)展方向海外光伏電價主要是有“FIT(固定電價)”、“FIP(溢價補貼)”、“Net(凈計量)”、“PPA(長期購電協(xié)議)”、“RPS”配額制+“REC”綠證、成本補貼,等6類的主流模式。FIT(Feed-intariff固定補貼政策),是指購電方按照政府規(guī)定的“義務(wù)收購電價”,從發(fā)電方購買長期電力的模式。義務(wù)收購電價=標(biāo)桿上網(wǎng)電價(政府規(guī)定,通常是燃煤發(fā)電價格)+補貼電價(政府規(guī)定)組成。不同國家在電價的最終承擔(dān)者上有不同規(guī)定。以德國為例,F(xiàn)IT模式高于標(biāo)桿電價的部分通常最終是由用戶支付。FIP(Feed-inPremium溢價補貼政策),是指購電方按照“溢價后電價”從發(fā)電方購買長期電力的模式。溢價后電價=市場電價+溢價補貼(政府規(guī)定)組成。與FIT不同的是,F(xiàn)IP是在市場電價的基礎(chǔ)上,加上政府補貼部分組成,補貼溢價最終由政府買單。而且FIP定價會隨市場電價波動,而FIT是獨立于市場的政府定價。Net凈計量模式,是指用戶發(fā)電量超過自身需求量時,可以將電量輸送至電網(wǎng)以換取信用額度或出售。出售的價格視不同國家規(guī)定,可以是當(dāng)前市場零售電價、批發(fā)電價、往期均價、或者是打折后電價。該模式類似于我國的分布式上網(wǎng)政策。PPA(PowerPurchaseAgreement長期購電協(xié)議),是指發(fā)電方自行與購電方簽訂協(xié)議,確定購電價格、年限和購電量,也是光伏市場化后的主流定價機制。PPA機制長期鎖定價格,對于光伏發(fā)電方和購電方都可以起到對沖價格風(fēng)險的作用。近期,從PPA模式中又衍生出了一種新的協(xié)議—VPPA(VirtualPPA)虛擬購電協(xié)議,本質(zhì)上是價差合約,僅用于發(fā)電方和購電方的財務(wù)結(jié)算和綠證轉(zhuǎn)移,并不產(chǎn)生實際電力輸送。配額制(RPS)+綠證(REC)模式是碳減排與碳市場的基礎(chǔ)。配額指的是政府先規(guī)劃新能源發(fā)電市場份額,并要求責(zé)任主體承擔(dān)一定量的購買義務(wù),未完成配額義務(wù)的需要繳納相應(yīng)的罰款。綠證是對進行新能源發(fā)電廠商頒發(fā)的一種憑證,每誕生一張綠證就代表1000度新能源電力上網(wǎng)。綠證通常在市場中可以被自由交易。這類模式的核心是電量激勵,由運營商支付市場電價部分,綠證購買方支付額外的綠證價格部分。相當(dāng)于由購電方支付發(fā)電方的補貼價格,以此來完成購電方的節(jié)能減排義務(wù)。投資補貼模式的核心是成本激勵,以市場化招標(biāo)確定電價,由政府給予發(fā)電方成本上的補貼、或稅收上的優(yōu)惠和抵免。印度采用的是VGF(ViabilityGapFunding)可行性缺口補助基金模式。美國采用的是ITC(InvestmentTaxCredit)投資稅收抵免政策,給予新建的光伏設(shè)備稅收抵免額度。美國方面,早在1978年,美國公共事業(yè)管理法案RUPRA就規(guī)范了市場化定價及浮動制度購買新能源電力的機制。90年代后,美國開始在PPA基礎(chǔ)上實施RPS配額制,但各州具有自主裁定權(quán);截止2021年底已有32個州引進該機制。2006年,美國“ITC”聯(lián)邦投資稅收抵免政策首次將大型及戶用光伏發(fā)電設(shè)備納入稅收補貼范疇。德國方面,2014年之前采取的是全面FIT模式。2014-2016年逐步切換至FIP與FIT并行,分別適用于100kw以上與100kw以下發(fā)電規(guī)模。2017年開始,德國以750kw為分界點,往上實行PPA市場化招標(biāo),100kw-750kw繼續(xù)實行FIP溢價補貼,100kw以下小型分布式保持FIT固定標(biāo)桿電價。日本方面,2012年之前采用RPS配額制和剩余電力收購制度。2012年7月起,全面采取FIT模式,并在2016年引入競標(biāo)機制。2020年2月起至今,日本按照光伏發(fā)電建設(shè)規(guī)模實行新政策,大型發(fā)電站采用FIP模式,小型分布式采用FIT模式。印度方面,2003年起一直實行RPS配額制,并在2011年推出綠證REC作為補充。2010年,國家太陽能計劃JNNSM開始實施,也開啟了PPA市場化招標(biāo)時代,持續(xù)至今。2013年,印度推出VGF可行性缺口資金補貼,部分用于支持光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展。綜合主要光伏大國的電價機制發(fā)展來看,市場化定價是主流趨勢。位于行業(yè)前列的美國和印度已全面采納市場化定價機制多年。德國選擇分級執(zhí)行,5年前開始在大規(guī)模的電站上網(wǎng)實行市場化招標(biāo)。進程較緩的日本也在6年前引入競價機制,未來或進一步推進電價市場化。3
光伏產(chǎn)業(yè)鏈:上游重原料挖掘、中游重技術(shù)挖掘、下游重光儲結(jié)合光伏產(chǎn)業(yè)將半導(dǎo)體技術(shù)與新能源需求相結(jié)合,其產(chǎn)業(yè)鏈上下游涉及廣泛,內(nèi)涵豐富。光伏上游包括多晶硅料、單晶硅棒、多晶硅錠、單晶硅片、多晶硅片等原材料的生產(chǎn)環(huán)節(jié);中游包括單晶電池、多晶電池、薄膜光伏組件、晶硅組件等制造環(huán)節(jié);下游包括逆變器和光伏發(fā)電系統(tǒng)等光伏電池運用和電站運營環(huán)節(jié),此外還涉及光伏玻璃、膠膜、支架等輔材環(huán)節(jié)。3.1
上游:價格問題是核心在光伏產(chǎn)業(yè)鏈上游部分,有“黑金”之稱的高純多晶硅(硅料)是基礎(chǔ)原材料,多晶硅經(jīng)過熔化鑄錠或者拉晶切片后,可分別做成多晶硅片和單晶硅片,進而用于制造光伏電池。近年來,隨著光伏產(chǎn)業(yè)鏈下游應(yīng)用企業(yè)不斷擴大生產(chǎn),上游的硅料產(chǎn)品價格持續(xù)走高。推動上游多晶硅料形成市場機制和有序健康發(fā)展是光伏產(chǎn)業(yè)的重點內(nèi)容之一。根據(jù)Solarzoom數(shù)據(jù),自2020年以來,國產(chǎn)多晶硅(一級料)價格漲勢兇猛。從2020年年初的不到10美元/千克一路攀升至2022年接近45美元/千克,漲幅超4倍。上游硅片價格的上漲將導(dǎo)致下游光伏組件的價格持續(xù)攀升從而推高建設(shè)成本。此時,中下游光伏企業(yè)必然會面臨更大的投資建設(shè)和運營壓力,這將嚴(yán)重影響我國光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。因此光伏需要重點關(guān)注產(chǎn)業(yè)鏈上游硅料的生產(chǎn)環(huán)節(jié),加速制硅、提純等技術(shù)突破,解決硅料價格居高不下問題。3.2
中游:追求更高性價比的電池技術(shù)中游,單晶硅太陽電池廣泛運用于地面設(shè)施當(dāng)中,是當(dāng)前開發(fā)最成熟的一種太陽電池。這種太陽電池以高純的單晶硅棒為原料,純度要求99.999%,同時其光電轉(zhuǎn)換效率為15%-24%,為光電轉(zhuǎn)化率較高的電池類型。但高純度也導(dǎo)致了較大的制作成本,因此它還不能被大量廣泛和普遍地使用。相對而言多晶硅太陽電池的制作成本比單晶硅太陽能電池低,得到了較大發(fā)展。但多晶硅太陽能電池的使用壽命要比單晶硅太陽能電池短,光電轉(zhuǎn)換效率也相對降低不少。光伏產(chǎn)業(yè)鏈中游要重點發(fā)展和挖掘具備更高性價比的電池技術(shù),期待低成本和高轉(zhuǎn)化率電池的誕生。3.3
下游:關(guān)注光伏逆變器、分布式電站新模式光伏產(chǎn)業(yè)鏈下游建設(shè),一是重點關(guān)注逆變器環(huán)節(jié),光伏逆變器是光伏發(fā)電系統(tǒng)的心臟,是光伏電站最重要的核心部件之一。“并網(wǎng)逆變器”能將光伏組件產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)化為交流電,進行并網(wǎng)或供給家庭使用;而“儲能逆變器”則帶有蓄電池,具備了儲能功能。在未來光伏+儲能的大趨勢下,光伏需重點關(guān)注儲能逆變器的需求提升。二是重點統(tǒng)籌集中式和分布式光伏建設(shè)。當(dāng)前能源供給緊張,能源互用成為大勢所趨,分布式光伏需求強勁,裝機潛力將進一步釋放。除此之外,分布式光伏建設(shè)成本較低,在組件價格不斷攀升的背景下,可有效提升下游工商企業(yè)裝機意愿,幫助用電用戶對沖高昂能源成本,提高大眾對可再生能源的接受程度;且安裝地點靈活,有益于解決集中式光伏建設(shè)征地難的問題,可緩解地域電網(wǎng)發(fā)展不平衡,推動我國東西部與城鄉(xiāng)電網(wǎng)均衡發(fā)展,提高能源效率,加快實現(xiàn)碳中和。2016-2021年我國分布式光伏發(fā)電復(fù)合增長率達(dá)60.45%,遠(yuǎn)高于國內(nèi)光伏行業(yè)整體增速。其中,2021年國內(nèi)新增分布式光伏裝機29.28GW,占新增光伏裝機的53.35%,近年來分布式光伏裝機規(guī)模首次超過集中式光伏裝機規(guī)模。5月6日,國務(wù)院提出在有條件的地區(qū)推動屋頂分布式光伏發(fā)電。2022年新增新能源并網(wǎng)20GW以上地區(qū),如山東、內(nèi)蒙古、河北、甘肅、青海、廣東等,紛紛提出大力發(fā)展分布式光伏。政策與市場并驅(qū)推進分布式光伏建設(shè),未來集中式與分布式光伏結(jié)合發(fā)電趨勢明顯。4
光伏技術(shù):沿革、發(fā)展、未來4.1
光伏硅片技術(shù):大型化、單晶化、薄片化光伏硅片尺寸大型化是一大重要發(fā)展趨勢。市場上硅片按照尺寸大小,直徑從短到長,一共包括八種型號,分別是:M0、M1、M2、M4、G1、M6、M10、G12,其邊距依次為156mm、156.75mm、156.75mm、161.7mm、158.75mm、166mm、182mm、210mm。從歷史發(fā)展階段看,2012年前,中國硅片產(chǎn)業(yè)處在為外國代工階段,使用的硅片主要為M0級;2012年-2018年間,中國光伏產(chǎn)業(yè)遭歐美“雙反”,但國內(nèi)光伏發(fā)電需求的上升支撐了光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,這一階段的各大廠商開始轉(zhuǎn)向156.75mm的M1、M2級硅片;2018年后,國內(nèi)光伏產(chǎn)業(yè)逐漸成熟,上游的硅片制造業(yè)迅猛發(fā)展,G1、M6、M10、G12等硅片型號開始大規(guī)模使用。從技術(shù)和成本控制看,硅片尺寸增大,能降低度電成本與切片次數(shù),稀釋電池中的非硅成本,進而減少硅片的制造費用,符合光伏行業(yè)降費提效的發(fā)展趨勢。根據(jù)預(yù)測,160-166mm硅片的市場份額在近兩年內(nèi)逐漸下降,182mm與210mm硅片逐步成為市場主流。單晶硅片成為市場主流。2021年單晶硅片市場占比達(dá)到了94.5%,在市場中處于絕對領(lǐng)先地位。隨著硅片制造產(chǎn)業(yè)的成熟,硅片造價不斷下降,行業(yè)的焦點轉(zhuǎn)向效率。就效率而言,單晶多層片的能量轉(zhuǎn)換效率一直高于多晶電池片,未來單晶硅片市場份額、尤其是具備更高轉(zhuǎn)換效率極限值的N型單晶類市場份額將會占據(jù)主導(dǎo)地位。同時,硅片薄化趨勢也在加速。薄硅片有利于降低硅材損耗,降低單硅片耗硅量?,F(xiàn)在市場上的硅片主要包括多晶硅片和單晶硅片,其中單晶硅片分為P型、N型路線。2021年,多晶硅片平均厚度為178um,因其需求的逐漸減弱,厚度改進動力較弱,預(yù)計其厚度在2030年將保持在170um以上。2021年P(guān)型單晶硅片平均厚度為170um,同時150um-160um的薄片技術(shù)已經(jīng)趨于成熟,預(yù)計2030年P(guān)型單晶硅片厚度將下降至140um。N型TOPCon-N型單晶硅片平均厚度為165um,預(yù)計2030年將下降至135um;HJT-N型硅片平均厚度為150um,預(yù)計2030年將下降至110um。當(dāng)然,硅片在不斷薄化的同時可能會影響切片良率,相關(guān)的加工技術(shù)能否突破也是決定硅片薄化速度的重要因素。4.2
光伏電池技術(shù):百花齊放,迭代成熟光伏電池技術(shù)原理,即光生伏特效應(yīng),即由于光照,使得半導(dǎo)體材料的不同部位之間產(chǎn)生電位差,形成電壓,進而形成電流的回路。是太陽光能轉(zhuǎn)換為電能的光伏發(fā)電技術(shù)基礎(chǔ),將光子轉(zhuǎn)化為電子,將光能量轉(zhuǎn)化為電能量。其具體工作過程分為四部分,一是光子照射到電池表面后被吸收,產(chǎn)生電子空穴對;二是內(nèi)建電場分離電子空穴對,在PN結(jié)兩端產(chǎn)生電勢;三是導(dǎo)線連接PN結(jié),形成電流;四是在太陽電池兩端連接負(fù)載,將光能轉(zhuǎn)換成電能。在此過程中,考察光伏系統(tǒng)的核心指標(biāo)是“光電轉(zhuǎn)換效率”:在工作溫度25±2℃,光照強度為1000W/㎡的標(biāo)準(zhǔn)條件下,光伏系統(tǒng)“輸出電功率”與“入射光功率”之比,即太陽光入射功率轉(zhuǎn)換為光伏電池最大峰值功率的比例。而光伏發(fā)電的“光電轉(zhuǎn)換效率”主要由兩大因素所影響:一是光學(xué)損失率,二是電學(xué)損失率。其中,光學(xué)損失主要是由“光浪費”造成,解決光學(xué)損失要從以下方面入手,主要包括:1)減少光譜損失,如因為能量小于或大于半導(dǎo)體的禁帶寬度而導(dǎo)致的光子未被吸收;2)減少玻璃組件或電池板的正反兩面發(fā)生反射折射;3)降低表面遮光、電極和柵線的阻隔等。電學(xué)損失主要是由復(fù)合損失造成,而解決復(fù)合主要要解決材料本身的內(nèi)部缺陷以及雜質(zhì)等相關(guān)問題。主要可以通過改變光伏電池的結(jié)構(gòu),減少復(fù)合,從而提高光電轉(zhuǎn)化效率實現(xiàn)。光伏產(chǎn)業(yè)電池技術(shù)的發(fā)展歷經(jīng)多個階段。而未來電池技術(shù)迭代發(fā)展的關(guān)鍵,也是從提高光電轉(zhuǎn)換效率、降低光學(xué)和電學(xué)損失率入手。2005-2018年,BSF電池,即鋁背場電池,是較為主流的第一代光伏電池技術(shù)。鋁背場電池的制造是在晶硅光伏電池P-N結(jié)制備完成后,通過摻硼或淀積鋁層燒結(jié)的方法,在硅片的背光面沉積一層鋁膜,制備形成高摻雜濃度的P+層,從而形成鋁背場。但是,由于其背表面的全金屬復(fù)合較高,導(dǎo)致光電損失較多,在光電轉(zhuǎn)換效率方面具有先天的局限性,2017至2018年開始,鋁背場電池技術(shù)市占率逐漸走低,現(xiàn)階段已經(jīng)面臨淘汰。2016年至今,第二代的單晶P型PERC、PERC+電池市占率逐步走高,成為市場具備經(jīng)濟性的主流產(chǎn)品。PERC即鈍化發(fā)射極和背面電池,PERC背面有一個額外的層,其主要作用有兩點,一是可以捕獲更多的陽光并將其轉(zhuǎn)化為電能,因此更高效;二是能夠減輕背面復(fù)合,并防止較長波長的熱量變成會損害電池性能的熱量。2019年,PERC首次超越BSF技術(shù)成為最主流的光伏電池技術(shù),2016年至2021年,PERC電池滲透率從10%提升至90%左右。從理論和實踐發(fā)展看,目前PERC電池的光電轉(zhuǎn)換效率已達(dá)23%~23.2%區(qū)間,逐步逼近理論轉(zhuǎn)換效率24.5%極限,開發(fā)下一代具備更高轉(zhuǎn)換效率極限的電池技術(shù)是大勢所趨。未來,目光逐漸轉(zhuǎn)向以TOPCon、HJT、IBC為代表的N型電池技術(shù),逐漸成為行業(yè)下一代高效晶硅電池主流發(fā)展方向。相比傳統(tǒng)的P型電池相比較,N型電池具有轉(zhuǎn)換效率高、雙面率高、溫度系數(shù)低、無光衰、弱光效應(yīng)好等優(yōu)點,是未來的主流電池技術(shù)路線之一。一是轉(zhuǎn)換效率更高。目前P型電池的理論轉(zhuǎn)化效率極限為24.5%,而N型電池技術(shù)的光電轉(zhuǎn)換效率理論極限28.7%。二是雙面率高,即光伏背面效率與正面效率的百分比更優(yōu)。雙面發(fā)電是光伏電池發(fā)展的方向,P型PERC電池雙面率75%-85%左右,而N型TOPCon、HJT電池的雙面率分別可以達(dá)到85%-95%以上。三是溫度系數(shù)低。N型電池溫度系數(shù)低于P型,當(dāng)光伏系統(tǒng)的實際工作溫度與標(biāo)準(zhǔn)溫度差值較大,如17度時,N型組件可比P型組件發(fā)電量增益0.85%。因此N型電池更適合溫度較高的應(yīng)用場景,更好的溫度系數(shù)使其發(fā)電增益,減少損失。四是光衰現(xiàn)象弱,即光伏組件的輸出功率在剛開始使用的最初和后續(xù)全生命流程的使用過程中,相對保持穩(wěn)定。P型硅片摻雜的硼元素在光照或電流注入下,會與氧形成沒有飽和化學(xué)鍵的硼氧復(fù)合體,其會捕捉光照產(chǎn)生的載流子,從而降低載流子的壽命。而N型硅中硼含量極低,幾乎沒有光衰現(xiàn)象。N型電池中有多種技術(shù)路線,其中,TOPCon是一種使用超薄隧穿氧化層以及摻雜多晶硅層,作為鈍化層結(jié)構(gòu)的太陽電池,具備良好的接觸性能,可極大提升太陽能電池的效率。HJT是由兩種不同的半導(dǎo)體材料組成的結(jié),也稱異質(zhì)結(jié),主要通過利用PN結(jié)的原理產(chǎn)生光生電流。HJT電池的發(fā)射極是一層很薄的非晶硅層,能減少載流子的復(fù)合,降低電損失。IBC是一種將電池發(fā)射區(qū)電極和基區(qū)電極均設(shè)計于電池背面,且以交叉形式排布的太陽能電池,也稱交叉背接觸電池。其前表面可徹底避免金屬柵線電極的遮擋,減小光損失;同時背部采用優(yōu)化的金屬柵線電極,以降低串聯(lián)電阻,減少電損失。除此之外,IBC也可疊加其他電池新技術(shù),與TOPCon電池疊加為TBC電池,與HJT電池疊加為HBC電池,與P型PERC電池疊加為PBC電池,均有顯著的提效效果。由于硅的半導(dǎo)體特性與太陽光譜吻合,一直是光伏使用的主要半導(dǎo)體材料,但是,光伏滲透率的快速攀升也激化了上游硅料漲價的行業(yè)矛盾。未來,多元化光伏電池材料是大勢所趨,類似鈣鈦礦等與硅具有相似特性的技術(shù)路線將逐漸成熟發(fā)展。鈣鈦礦電池,是利用鈣鈦礦型有機金屬鹵化物半導(dǎo)體作為吸光材料為太陽能電池,屬于第三代太陽能電池,是一種全新的技術(shù)路線。鈣鈦礦較晶硅電池成本與效率優(yōu)勢明顯。從理論效率極值看,鈣鈦電池單層電池可達(dá)31%,超晶體硅太陽能電池的理論極限。從制造效率看,鈣鈦礦對雜質(zhì)的敏感度較晶硅低,通常純度為90%左右的鈣鈦礦便可投入制造效率超20%的電池,而晶硅純度必須達(dá)到99.9999%以上才能用于制造;鈣鈦礦組件生產(chǎn)流程只需45分鐘,較晶硅的三天用時明顯縮短。從投資成本看,1GW鈣鈦礦電池投資強度僅為晶硅的一半,產(chǎn)業(yè)鏈明顯短于晶硅電池,可大幅降低物流等成本。從使用場景看,鈣鈦礦作為一種高柔性的薄膜電池,結(jié)構(gòu)輕便,易于安裝,可被使用在晶硅電池?zé)o法觸達(dá)的場景,更適合大規(guī)模推廣。未來再通過鈣鈦礦電池結(jié)合疊層技術(shù),可制成鈣鈦礦、鈣鈦礦疊層太陽能電池。雙層理論極限光電轉(zhuǎn)換效率可達(dá)到45%,三層可達(dá)到49%。從2009年第一塊鈣鈦礦電池轉(zhuǎn)化率僅達(dá)3.8%,到現(xiàn)在技術(shù)逐步成熟,最新轉(zhuǎn)化率已經(jīng)達(dá)到25%,鈣鈦礦電池正在全面追趕晶硅電池。預(yù)估實現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化還需3-5年時間。從應(yīng)用來看,鈣鈦礦電池與BIPV光伏建筑一體化市場有天然適配優(yōu)勢,有望在此領(lǐng)域率先開啟市場應(yīng)用。4.3
光伏逆變器技術(shù):光伏系統(tǒng)的“心臟”和“大腦”光伏逆變器可以稱為光伏系統(tǒng)的“心臟”和“大腦”。未來,隨著光伏發(fā)電滲透率進一步提升,對光伏并網(wǎng)的適應(yīng)性要求也會相應(yīng)地增高,對于逆變器的需求逐步升級;從開始的提升并網(wǎng)電力質(zhì)量,到適應(yīng)電網(wǎng)、減少電網(wǎng)故障,再到快速響應(yīng)電網(wǎng)調(diào)度需求、支撐電網(wǎng)整體穩(wěn)定運行。進一步發(fā)展光伏逆變器技術(shù),成為發(fā)展光伏的核心關(guān)鍵點之一。光伏逆變器的“心臟”功能體現(xiàn)在,光伏逆變器連接了光伏系統(tǒng)與電網(wǎng),實現(xiàn)了將光伏電池輸出的直流電轉(zhuǎn)換為頻率可調(diào)節(jié)的交流電,使之適用于生產(chǎn)生活。光伏逆變器,通過IGBT、MOSFET等電力電子開關(guān)器件的高頻率開合,實現(xiàn)這一流程功能,使輸出的交流電滿足了并網(wǎng)的電能質(zhì)量要求。光伏逆變器的“大腦”功能體現(xiàn)在它是智能化設(shè)備,通過信息采集、電站監(jiān)控、人工交互等功能,負(fù)責(zé)整個光伏系統(tǒng)的智能化控制。逆變器需要匹配較高的軟硬件設(shè)計制造水平,以及相應(yīng)的算法機制,以最大程度實現(xiàn)其數(shù)字化功能。一方面,逆變器的最大功率點追蹤MPPT功能,是光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心技術(shù)之一。根據(jù)不同環(huán)境溫度、不同光照強度等特性,調(diào)節(jié)光伏陣列的輸出功率,使得光伏陣列始終輸出最大功率。因此,可以最大限度地發(fā)揮光伏電池板的發(fā)電能力、提升系統(tǒng)發(fā)電效率。另一方面,對系統(tǒng)狀態(tài)進行監(jiān)控、提供故障保護,對系統(tǒng)實現(xiàn)“防孤島效應(yīng)”保護、零電壓或低電壓穿越?!肮聧u效應(yīng)”是指在電網(wǎng)失壓或斷開的情況下,發(fā)電設(shè)備仍作為孤立電源對負(fù)載供電,形成供電孤島,存在巨大安全隱患。而光伏系統(tǒng)核心的光伏逆變器,通過最大功率點追蹤控制、自動運行和停機、被動或主動式電網(wǎng)斷電的檢測以及其他并網(wǎng)系統(tǒng)所需的一系列功能等發(fā)揮效應(yīng),實現(xiàn)防孤島效應(yīng)保護。光伏逆變器有多種技術(shù)形式:集中式、組串式和微型逆變器。集中式逆變器,較為常見于光照均勻的集中型地面大型光伏電站。其特點為:一是功率相對較大,先匯流、再逆變,將組件直流電匯總成較大直流功率后再逆變,單體容量超500kw;二是技術(shù)成熟、系統(tǒng)集成度高、成本相對低;但是其最大功率點追蹤跟蹤精度不夠,在云雨天氣或單個組串故障時,影響整個光伏電站電產(chǎn)能效率,且需要具備通風(fēng)散熱的專用機房。組串式逆變器,規(guī)模小,常見于分布式發(fā)電,包括戶用、中小型工商業(yè)屋頂、中小型地面電站等,集中式光伏發(fā)電中也有應(yīng)用。其特點為:一是功率相對集中式較小,單體功率一般在100kw以下,也有部分136kw、175kw以上的較大功率產(chǎn)品;二是模塊化,先逆變、再匯流,先對幾組光伏組串進行單獨的最大功率點追蹤、逆變成交流電、在匯流升壓和并網(wǎng);三是適配場景豐富、便于安裝、配置靈活、快捷運維;四是最大功率點追蹤跟蹤精度高。但是其成本價格略高于集中式逆變器。微型逆變器,常見于戶用、小型分布式場景。其特點為:一是對每個組件進行單獨的最大功率點追蹤,不匯流、直接逆變并入交流電網(wǎng);二是體積小、單體容量有限,一般在1kw以下;三是可以對組件進行獨立最大功率點追蹤,這樣可以在組件性能差異情況下,降低安全隱患、保障整體效率。但初始投資的單瓦價格成本相對高。從安全性、成本以及系統(tǒng)效率三方面綜合考慮,微型逆變器更適用于分布式光伏應(yīng)用場景下的戶用光伏設(shè)施。一是微型逆變器系統(tǒng)總體效率更高,發(fā)電量更大:可以在組件級實現(xiàn)最大功率點跟蹤,對各模塊的輸出功率進行優(yōu)化,整體輸出功率最大化。二是安全性高,解決高壓危險問題。微型逆變器低電壓、組件級關(guān)斷,安全性更好。三是雖然初始投資成本較高,但精細(xì)化控制使其后期維護成本低,綜合成本更佳。在海外,由于安全性政策要求,微型逆變器也正逐步成為分布式市場的主流選擇。5我國光伏發(fā)展趨勢和展望5.1
光伏產(chǎn)業(yè)鏈:大規(guī)模、高效率,度電成本下降隨著光伏發(fā)電技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化規(guī)?;牟粩噙M步,我國光伏產(chǎn)業(yè)鏈中各環(huán)節(jié)的成本逐年下降。雙面雙玻、HJT、TOPCon等N型技術(shù)應(yīng)用不斷提高組件整體功率和發(fā)電效率,2022年,600w以上的組件逐漸成市場主流趨勢,700w以上的組件產(chǎn)品逐漸發(fā)展迭代。光伏組件逐漸呈現(xiàn)“高功率、高效率、高可靠、高發(fā)電”特征。一是將帶來光伏電站投資成本下降,二是度電成本下降,三是電站使用周期更長、全生命周期的發(fā)電總量增加,未來光伏度電成本逐步逼近或倒掛燃煤發(fā)電成本。2019年,全國光伏的年均利用小時數(shù)為1169小時,光伏電站建設(shè)成本平均4.5元/瓦,度電成本約為0.44元/度;2020年底,全國光伏平均利用小時數(shù)1160小時,光伏電站建設(shè)成本平均3.5元/瓦,度電成本為0.36元/度;2021年底,全國光伏的年均利用小時數(shù)為1163小時,光伏電站建設(shè)成本平均3.0元/瓦,度電成本為0.3343元/度。2022年,我國光伏發(fā)電成本下降至約0.3元/度。5.2
光伏電力市場:平價交易與市場競價結(jié)合我國光伏電力市場的發(fā)展趨勢,或?qū)⒖既济弘娏κ袌霭l(fā)展,以平價中長期交易為主,市場化競價交易為補充。平價中長期交易是指,交易模式遵循市場化的雙邊協(xié)商,但是定價模式遵循政策規(guī)定的“平價上網(wǎng)”,既按照當(dāng)?shù)氐娜济喊l(fā)電基準(zhǔn)價格上網(wǎng)。燃煤發(fā)電的定價是“基準(zhǔn)價+上下浮動不超過20%”的市場化機制。光伏定價向燃煤發(fā)電看齊,間接上考慮了不同地區(qū)的電力價格浮動情況。一方面,政府基準(zhǔn)價使得長期價格穩(wěn)定得到保障,讓下游的居民和企業(yè)用電受到保護。另一方面,浮動空間有助于發(fā)電方和電網(wǎng)應(yīng)對市場供需變化,即時反應(yīng)和管理電力成本。市場化競價交易=PPA(長期購電協(xié)議)+現(xiàn)貨市場。海外的PPA模式和現(xiàn)貨市場完全遵循市場定價。我國的中長期電力交易并非完全市場化,但PPA機制和現(xiàn)貨市場仍是有積極作用的市場補充。PPA協(xié)議的優(yōu)勢在于,一方面,對光伏開發(fā)商而言,能長期鎖定價格,給發(fā)電方帶來持續(xù)、穩(wěn)定、可預(yù)測的現(xiàn)金流,這意味著能更容易獲得銀行貸款審批,從而促進新建光伏項目的融資。另一方面,鎖定電價能更好地應(yīng)對下游電力市場的價格波動。對購電方而言,不論是電力運營商還是用電力大用戶,都能從長期協(xié)議中受益。一方面能在電價波動的電力市場中對沖價格風(fēng)險;另一方面可以獲得穩(wěn)定、持續(xù)的供電來源,提高光伏供能比例。
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